電磁線圈的案例
在 COMSOL 中模擬電磁線圈
AC/DC 模塊最常見的用途之一是模擬電磁線圈及其與周圍環境的相互作用。今天，我們將研究在對線圈進行建模時需要牢記的一個關鍵概念：閉合電流回路。如果你的工作涉及線圈建模，通過這篇文章，你將對這個主題有一個全面的了解。
如何在 COMSOL Multiphysics 中模擬基本線圈
讓我們從一個簡單的導線示例開始。如下圖所示，一根導線彎曲成一個環并連接到一個恒定的電壓源——電池。由于存在電壓差，電流將通過導線流動。整個導體的電流大小和方向可以通過歐姆定律和電荷守恒方程以及一組邊界條件來計算。
連接到直流電壓源的一個非常簡單的電磁線圈。
對于這根單匝線圈，我們可以考慮一端接地的邊界條件，即電勢為零，而另一端的電勢較高。電流不能在其他地方流入或流出導線，所以電絕緣條件適用于其余的邊界。這個問題可以用 COMSOL Multiphysics AC/DC 模塊中應用的有限元方法來解決。
由于計算出的電流流動，產生了一個圍繞導線的磁場。這是一個向量場，具有大小和方向，可以通過安培定律計算。我們感興趣的是學習如何模擬這個磁場，以及它如何與其他物體相互作用。
由于我們的目標是學習線圈建模，所以不會關注源本身發生了什么。我們將假設存在一個提供恒定電壓或恒定電流的設備。我們也不關心線圈和源之間的電線，而是假設它們在電氣上無關緊要。基于這兩個假設，我們認為，一個合理的線圈計算模型可能看起來像下圖所示的模型，該圖顯示了單匝線圈以及由于電流流動而產生的周圍磁場。
單匝線圈的計算模型。導線中的電流（黑色箭頭）會在周圍空氣域產生磁場（彩色箭頭）。
實際上，在解決上述模型的過程中，還有一些其他的假設。首先，我們可以看到，線圈周圍有一個圓柱體，代表空氣域。這是我們求解磁場的計算域。這是一個有限域，但磁場實際上將無限延伸到離線圈很遠的地方。
展開 老電工拆下電磁閥線圈，馬上把螺絲刀插進去，這是神馬操作？
前幾天，我在微頭條上提到，有些老電工在在維修電磁閥，在不斷電的情況下拆下電磁閥線圈，往往把螺絲刀插在線圈里，引起了很多人的興趣，但不知道為什么？
今天就為大家解讀一下！
首先，我們知道，交流電也可以通過線圈時，線圈會產生的電感，這個電感對交流電有阻礙作用，這個阻礙叫做感抗，感抗的單位是歐，等效于電阻。交流電越難以通過線圈，說明電感量越大，電感的阻礙作用就越大。
一個空心的電感線圈，在其匝數不變時，只要插入磁芯或鐵芯，其電感量就會增大。也就是說同樣匝數的線圈，空心的電感量要比有鐵心的小很多。
下面，我們再來看感抗的公式：XL= 2πfL=ωL
XL 就是感抗，單位為歐姆 ，ω 是交流發電機運轉的角速度，單位為弧度/秒，f 是頻率，單位為赫茲 ，L 是線圈電感，單位為亨利。
從以上公式可以看出，交流電頻率越高，電感量越大，則線圈的感抗就越大。
我們假設有一個空心線圈的電感量為0.1H，而帶鐵芯的線圈的電感量為1H，所用的電壓為AC220V，頻率為50Hz，按上述公式計算，兩個線圈的感抗XL分別為31.4Ω和314Ω。
若將這兩個線圈分別接入AC220V，則流過兩個線圈的電流分別為7A和0.7A。
由此可見，插入鐵芯后，線圈的電感量增大了，具有較高的感抗。
所以在拆下帶電的電磁閥線圈時，及時插入鐵質工具或鐵棒，是可以顯著降低線圈電流，預防線圈過熱或短路燒毀。
那是不是所有的電磁閥線圈在帶電情況下都要插入鐵心呢？
由感抗產生的原因知：電感線圈對直流電流沒有阻礙作用，即“通直流，阻交流” 。
所以對直流線圈就沒有必要插入鐵芯來了！
展開 中國研制電磁線圈炮上艦，直線超車性能比美國電磁軌道炮更強
而凸起部分更可能是多級感應式線圈炮的前幾級加速線圈，后面炮管較細的部分可能為次級加速線圈或制導線圈一類的裝置。炮管下部存在的支撐結構，則可能證明了炮管內高密度金屬的存在，例如銅質的驅動線圈。
圖片：網友分析的電磁炮全系統模塊。
很明顯，我們此次上艦的電磁炮樣機走了與國外經驗完全不同的道路。這在某種程度上暗示了我們在這一領域取得了突破性的進展，已經可以獨立走出自己的道路而不需要參考別人的發展方式。
那么采用線圈炮相對于軌道炮有怎樣的優勢呢？
線圈炮相對于軌道炮的優勢可以說是相當明顯的。首先就體現在了線圈炮的高能量效率上，而能量轉換效率最能體現電磁炮系統的性能，而在影響能量轉換效率的諸多因素中，軌道炮主要損失在于炮管的歐姆損失與炮管電感的殘留磁能，而即便是理想條件下忽略電阻的軌道炮，電源提供能量的一半轉化為彈丸的動能，導軌炮的效率最高也只有50%，考慮到炮管的歐姆損失和摩擦阻力等，導軌炮的效率必然會低于50%的理論值，一般在25%-35%左右。
圖片：電磁炮與傳統火炮能量轉換效率對比，1：線圈炮 2：軌道炮3：電熱炮
相比之下線圈炮的優勢則更為明顯，可以通過磁懸浮技術避免彈丸與炮管的機械接觸，這就避免了摩擦阻力的產生；而在理論上線圈炮可以達到100%的潛力，而現實中平均也可達到50%以上的效率，這幾乎是導軌炮效率的兩倍。
這也就意味著在使用相同電源的時候，線圈炮可以達到更高的彈丸動能。而多級線圈驅動的方式則可以大大減小驅動元件所需的電流，同時大可使用多電源分散供電，從而避開了特大功率電源和開關的存在。
圖片：電磁線圈炮理論模型。
而從未來裝備部隊的角度來看，線圈炮有著相比于軌道炮更為明顯的優勢——高維護性。
多級線圈炮在使用中可以方便地通過拆卸部分線圈來進行維修，而軌道炮則需要整段更換導軌。
展開 電磁閥常見故障與解決方法
電磁閥線圈的額定電壓有DC12V、DC24V、AC24V(50/60Hz)、AC110V(50/60Hz)、AC220V(50/60Hz)、AC380V(50/60Hz)。
一般在電氣設計時要么采用AC220V(不需加裝開關電源，成本低、線路簡單而便于維護)、要么采用DC24V(常用的的安全電壓、開關電源/電磁閥線圈都易于維修更換)。
檢測電磁閥好壞的方法
先給電磁閥通上被控制的介質(帶壓力的液體、氣體<空氣>，壓力值為電磁閥使用壓力范圍的中間值)，再給電磁閥線圈通電，如果被控制介質有從通到斷或從斷到通的狀態的變化，那么電磁閥就是好的，否則就是有問題的。
電磁閥常見故障有
1、線圈短路或斷路
檢測方法：先用萬用表測量其通斷，阻值趨近于零或無窮大，那說明線圈短路或斷路。如果測量其阻值正常(大概是幾十歐)，還不能說明線圈一定是好的(我有一次測得一個電磁閥線圈阻值大概50歐姆，但電磁閥無法動作，更換該線圈后一切正常)，請進行如下最終測試。
找一個小螺絲刀放在穿于電磁閥線圈中的金屬桿的附近，然后給電磁閥通電，如果感覺到有磁性，那么電磁閥線圈是好的，否則是壞的。
處理方法：更換電磁閥線圈。
2、插頭/插座有問題
故障現象：如果電磁閥是有插頭/插座的那種，有可能出現插座的金屬簧 片問題(筆者就碰到過)、插頭上接線的問題(比如將電源線接到接地線上去了)等原因無法將電源送到線圈中。
最好養成一個習慣：插頭插在插座上之后把固定螺絲擰上，線圈上在閥芯桿之后把固定螺母擰上。
如果電磁閥線圈的插頭配備有發光二極管電源指示燈，那么采用DC電源驅動電磁閥時即行就要接對，否則指示燈不會亮。
展開 
電磁閥常見故障+解決方案
現場快速判斷電磁閥好壞方法
一、首先檢查是不是電磁閥電磁線圈故障?
在DCS上給二位閥給開或者關的信號，然后看電磁閥是否得失電，一般在現場聽聲音即可。若聽不到，那線圈肯定是有問題，至于電磁閥本身是不是有問題?(下面解釋)
如果電磁線圈問題，首先檢查接線，看是不是有虛接，或者有短路現象，如果線路上沒問題就是電磁閥線圈燒壞，可拆下電磁閥的接線，用萬用表測量，如果開路，則電磁閥線圈燒壞。原因有線圈受潮，引起絕緣不好而漏磁，造成線圈內電流過大而燒毀，因此要防止雨水進入電磁閥。此外，彈簧過硬，反作用力過大，線圈匝數太少，吸力不夠也可使得線圈燒毀。
二、若線圈是好的，那就是電磁閥本身的問題。
一般可以在手動調節處用一字起由1調到0位置，使閥打開，若是能打開就說明的確是線圈的問題，換個線圈就可以了，若打不開，就拆電磁閥，看是不是閥芯卡住，或者是有雜粒堵，清洗正確應該用CCL4，但是考慮到現場沒有條件的話，可以用汽油，實在沒有用水也可以，清洗后可以用現場儀表氣進行吹干，拆時務必記好各部件的順序，不注意的話，裝的時候很容易出錯，順序記錯就算你清洗好電磁閥，即使電磁閥已經通了也還是打不開的！
展開 電磁閥的故障處理大全
電磁閥線圈的額定電壓有DC12V、DC24V、AC24V(50/60Hz)、AC110V(50/60Hz)、AC220V(50/60Hz)、AC380V(50/60Hz)。
一般在電氣設計時要么采用AC220V(不需加裝開關電源，成本低、線路簡單而便于維護)、要么采用DC24V(常用的的安全電壓、開關電源/電磁閥線圈都易于維修更換)。
檢測電磁閥好壞的方法
先給電磁閥通上被控制的介質(帶壓力的液體、氣體<空氣>，壓力值為電磁閥使用壓力范圍的中間值)，再給電磁閥線圈通電，如果被控制介質有從通到斷或從斷到通的狀態的變化，那么電磁閥就是好的，否則就是有問題的。
電磁閥常見故障有？
1、線圈短路或斷路：
檢測方法：先用萬用表測量其通斷，阻值趨近于零或無窮大，那說明線圈短路或斷路。如果測量其阻值正常(大概是幾十歐)，還不能說明線圈一定是好的(我有一次測得一個電磁閥線圈阻值大概50歐姆，但電磁閥無法動作，更換該線圈后一切正常)，請進行如下最終測試：找一個小螺絲刀放在穿于電磁閥線圈中的金屬桿的附近，然后給電磁閥通電，如果感覺到有磁性，那么電磁閥線圈是好的，否則是壞的。
處理方法：更換電磁閥線圈。
2、插頭/插座有問題：
故障現象：如果電磁閥是有插頭/插座的那種，有可能出現插座的金屬
問題(筆者就碰到過)、插頭上接線的問題(比如將電源線接到接地線上去了)等原因無法將電源送到線圈中。最好養成一個習慣：插頭插在插座上之后把固定螺絲擰上，線圈上在閥芯桿之后把固定螺母擰上。
如果電磁閥線圈的插頭配備有發光二極管電源指示燈，那么采用DC電源驅動電磁閥時即行就要接對，否則指示燈不會亮。
展開 Maxwell中各種電磁線圈winding的互感結果到底是什么？
（V:fwz0703）
1.自感結果
如圖所示，在Maxwell的eddy current中設置三個winding，然后添加parameters，后處理中很方便的能夠提取線圈繞組的電感，和互感等一系列和線圈相關的參數，結果如下所示：
可以看到線圈1，2，3的各自的自感數值，自感主要阻礙線圈中的電流變化速率的。具體參考上一篇文章，線圈里面的電流和電壓的關系為
2.互感結果
另外可以得到1-2，2-3，1-3之間的互感數值，也就是對應的互感。互感M=M12=M21，它表示兩個線圈之間的磁耦合程度。當線圈 1 中有電流變化時，會產生磁場，這個磁場的一部分磁通會穿過線圈 2，從而在線圈 2 中產生感應電動勢。根據法拉第電磁感應定律，線圈 2 中感應電動勢U2與線圈 1 中電流的變化率di/dt之間的關系如下，從而根據互感就能得到另外一個線圈的電壓值。
U2=-M*(di/dt),
另外還有一個概念是互感系數：互感耦合系數（用K表示）是用來衡量兩個相互靠近的線圈之間磁耦合緊密程度的一個無量綱參數。它的定義是：
其中M是兩個線圈之間的互感，L1和L2分別是兩個線圈的自感。
3.互感系數的相互影響
如果有三個線圈，那么第1-3個線圈互感是否受到第2個線圈的影響？計算的時候如何設置第2個線圈？測試為準，得到的結果如下圖所示：
結論如下：
線圈之間的互感是各自獨立計算的結果，中間線圈無關，但是周圍可能感應電流的封閉導體有關。
計算方法需要將不相干的線圈刪除（不能空置，否則按照實體考慮），或者設置電阻很大。
展開 電磁炮是什么原理？內部裝置是什么樣子的？
電磁炮，顧名思義，就是以電來使線圈產生磁場將炮彈高速地發射出去，目前可以看到美國有電磁炮相關的報道，電磁炮彈的速度和威力是傳統火炮難以與之媲美的。既然有這些優勢，那么電磁炮的原理是怎樣的呢？它的內部有些什么特殊裝置呢？
電磁炮外形
與傳統火炮圓形炮管不一樣的地方它是扁形的炮管，炮管里平行放置兩列電磁線圈，電磁炮彈放置于線圈的中間，以便通電后產生強磁場的推力使炮彈高速發射。
電磁炮的線圈
電磁炮的線圈通電后，通過電磁效應產生足夠的推力將炮彈超高速地發射出去，初始速度可達到5600英里/小時。它的原理就像直線電機一樣，通電后讓動子產生直線運動，同樣的原理還有磁懸浮列車、航母上的電磁彈射等設備，當然如果電磁炮要把炮彈的出口速度加速到足夠高的速度，也是需要瞬間耗費非常大的電量的。
電磁炮推出炮彈
速度對比
電磁炮可以說就是個直線電機，只不過直線電機的動子是來回運動，而電磁炮僅運動一次而已，那么直線電機也是眾多電機類型中的一種特殊類型，線圈排列和動子磁場排列和軸向磁場電機電磁原理是一樣的，只不過一個是直線排列，一個是圓周排列。
了解它的原理后，讓我們來看看實際的電磁炮威力有多大吧。視頻展示的是幾年前美國電磁炮發射的一些情景，炮彈在穿過多層鋼板時還是非常震撼的。
展開 電磁流量計數值仿真 ￥1500
電磁流量計（Electromagnetic flowmeter）是一種用于測量液體流量的傳感器設備。它利用了法拉第電磁感應定律，通過測量電磁感應產生的電動勢來確定液體的流速。電磁流量計的工作原理基于液體的導電性。當液體通過電磁流量計的管道時，流量計中的電磁線圈會產生一個磁場，而液體作為導電介質，則會垂直與磁場方向形成一個橫向的電動勢。根據法拉第電磁感應定律，電動勢與液體的流速成正比。電磁流量計通常由兩個成對的電磁線圈組成，一個作為發射線圈，另一個作為接收線圈。發射線圈產生磁場，而接收線圈測量由液體流動引起的電動勢。根據測得的電動勢信號，流量計可以計算出液體的流速和流量。
本案例基于COMSOL軟件建立了一電磁流量計測量管道內液體速度的數值模型，仿真結果展示如下：
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
展開 一起來了解一下汽車喇叭
工作原理
當按下方向盤上或其他位置的喇叭按鈕時，來自蓄電池的電流會通過回路流到喇叭繼電器的電磁線圈上，電磁線圈吸引繼電器的動觸點開關閉合，電流就會流到喇叭處。電流使喇叭內部的電磁鐵工作，從而使振動膜振動而發出聲音。
分類
喇叭按其發音動力有電喇叭和氣喇叭之分；按外形分有螺旋形、筒形和盆形三類；按聲頻可分為高音和低音喇叭；按接線方式可分為單線制和雙線制喇叭；按有無觸點可分為有觸點式（普通式）電喇叭和無觸點式（電子式）電喇叭。 其中，氣喇叭主要用于具有空氣制動裝置的重型載重車上，電喇叭具有結構簡單、體積小、質量輕、聲音悅耳且維修方便的特點，因而在中小型車輛中獲得了廣泛應用。
喇叭使用注意事項
1、機動車駛近急彎、坡道頂端等影響安全視距的路段以及超車或者遇有緊急情況時，應當減速慢行，并鳴喇叭示意。
2、機動車遇有前方車輛停車排隊等候或者行駛緩慢時，應當停車等候或者依次行駛，不得進入非機動車道、人行道行駛，不得鳴喇叭催促車輛、行人。
也就是說，汽車喇叭的作用，是特殊路段的提前示警，是某些緊急狀況下的警示，以保證交通安全。
展開 各種脫扣器簡介？原理如何？
其中，熱脫扣和磁脫扣都是直接作用分閘機構，而電子式的是先輸出脫扣線圈，驅動分閘機構動作。
三、電子脫扣器和熱磁脫扣器有什么區別
1、【熱磁脫扣】：
包含熱脫扣、電磁脫扣兩個功能。熱脫扣是通過雙金屬片過電流延時發熱變形推動脫扣傳動機構；磁脫扣是通過電磁線圈的短路電流瞬時推動銜鐵帶動脫扣。
2、【電子脫扣】：
可以有以上所有功能，并可以方便地進行整定。電子脫扣器就是用電子元件構成的電路，檢測主電路電流，放大、推動脫扣機構。
3、差別：
前者性能穩定且不受電壓波動影響、壽命長、靈敏度低、不易整定；后者功能完善、靈敏度高、整定方便、受電源影響、略易損壞。
展開 
在 COMSOL 中模擬電磁線圈
科學家使用亥姆霍茲線圈來產生均勻的磁場，用于研究電磁場及其特性。在 MRI、光譜學、磁阻測量和設備校準中都會使用這類設備。這篇文章，我們將介紹什么是亥姆霍茲線圈，為什么它如此重要，以及使用仿真方法對其進行設計。
使用亥姆霍茲線圈產生均勻磁場
磁場由移動電荷產生，當電荷在空間中移動或旋轉時，能夠建立磁場。當磁場不均勻時，物體在各處的磁場均不同。但是，通過兩個相同線圈的特殊排列（稱為亥姆霍茲線圈）可以得到非常均勻的磁場。
亥姆霍茲線圈用于為需要特定磁場的實驗產生均勻磁場或抵消外部磁場，如地球磁場。其他應用還包括確定磁屏蔽效果、量化電子設備對磁場的敏感性以及校準導航設備。
陰極射線在亥姆霍茲線圈中彎曲成一個圓圈。圖片來源：Sfu。根據 CC BY-SA 3.0授權，通過 Wikimedia Commons 共享。
在設計亥姆霍茲線圈時，很自然地會提出一個問題：磁場的均勻性如何，距離應多遠？我們可以借助 COMSOL Multiphysics? 軟件來回答這個問題，。
分析亥姆霍茲線圈的磁場
亥姆霍茲線圈的幾何形狀由兩個相同的圓形線圈組成，它們之間間隔一個半徑。線圈均勻纏繞，以使電流以相同的方向流動。反過來，這又會產生均勻的磁場，其中主要部件平行于兩個線圈的中心軸。這種均勻性可以歸因于平行于線圈軸的兩個場分量的總和以及垂直于這些相同軸的分量之間的差。
亥姆霍茲線圈示意圖。
為了對線圈進行建模，我們使用 COMSOL 軟件內置的 3D 磁場 接口，該接口在 AC/DC 模塊中可用。這個例子中，線圈由 10 匝導線組成，有 0.25 mA 的電流通過。
亥姆霍茲線圈教程模型的幾何結構。
從下圖中，我們可以看到兩個線圈之間的磁通密度。請注意，紅色箭頭表示磁場的強度和方向。
展開 發射和接收極線圈與磁芯的組合結構電磁仿真 ￥800
發射和接收極線圈是一種用于無線通信和無線能量傳輸的裝置，通常與磁芯結合使用。發射極線圈是一個線圈，通過通電產生交變電流，從而在周圍產生一個隨時間變化的磁場。這個磁場與接收極線圈中的磁芯產生相互耦合，從而傳輸電能或信號。接收極線圈通常也是一個線圈，通過與發射極線圈的磁場耦合，感應到隨時間變化的磁場，并將其轉換為電能或信號。磁芯是發射和接收極線圈中的一個重要組成部分。磁芯通常由磁性材料制成，如鐵氧體或釹鐵硼等。磁芯的作用是增加磁場的強度和聚焦磁場，從而提高發射和接收的效率。發射和接收極線圈通常放置在空間中的一定距離，并通過磁場的相互作用來進行無線能量傳輸或信號傳輸。發射極線圈通過傳輸電能的方式，將能量傳輸到接收極線圈中，通過感應電磁感應原理將磁場能量轉換為電能。接收極線圈將接收到的電能用于供電或將信號轉換為相應的輸入。
本案例基于COMSOL軟件的電磁場模塊，建立了線圈和磁芯的組合結構模型，并數值仿真得到結構的磁場分布變化，模型及仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，可以下載模型源文件！
展開 comsol仿真磁阻式線圈電磁炮
磁阻炮是電磁炮下線圈炮中的一種，原理簡單粗暴，直接利用線圈產生的磁場對鐵磁質彈丸產生的磁吸力來加速彈丸，通過多級加速以民間技術和材料都能實現100m/s以上的彈丸速度。以下是使用comsol進行磁阻炮瞬態仿真的效果，線圈激勵采用的是450V 1000uf的電容放電。
高壓比例閥是否需要冷卻機制？如何實現？
高壓比例閥在工作過程中，主要通過電磁線圈驅動閥芯進行連續調節，當系統長時間處于高壓力、大流量狀態時，以下因素會導致溫升：
電磁線圈持續通電：比例控制需線圈維持一定電流以保持閥芯位置，電流通過電阻產生焦耳熱；
節流效應：高壓差下流體通過微小開口產生局部升溫；
環境溫度高：如冶金、鑄造等現場環境本身溫度較高，加劇閥體熱積累。
若熱量無法及時散發，將導致線圈絕緣老化、密封件失效、控制精度下降，甚至引發系統故障。
二、是否所有高壓比例閥都需要冷卻？
并非所有應用都必須配置冷卻機制，是否需要冷卻，取決于以下關鍵因素：
工作周期：間歇性工作的系統通常可通過自然散熱滿足需求；
環境溫度：常溫環境下短時運行一般無需額外冷卻；
壓力與流量等級：超高壓（如350 bar以上）或大流量連續運行場景更易積熱；
控制精度要求：高精度閉環控制系統對溫漂敏感，需嚴格控溫。
因此在設計階段應結合具體工況進行熱負荷評估。
三、諾冠（IMI Norgren）的冷卻實現方案
針對確有冷卻需求的應用，諾冠提供多種高效、可靠的熱管理策略：
自然對流散熱設計
優化閥體結構，增加散熱鰭片，提升表面積，適用于中等負載場景。
強制風冷
在閥體周圍加裝小型風扇，加速空氣流動，適用于封閉電柜或空間受限但溫升可控的場合。
液體冷卻通道集成
部分高端高壓比例閥（如Norgren EV系列）可選配內置冷卻水套，通過循環冷卻液直接帶走閥體熱量，適用于連續高功率運行的嚴苛工況。
智能溫控與功耗優化
搭配諾冠智能驅動器，采用PWM（脈寬調制）技術降低穩態電流，從源頭減少發熱；同時可集成溫度傳感器，實現過熱保護與動態調節。
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